RO C ZNIK I G LEBO ZN A W C ZE , T. X V I. Z. 1 W A R SZ A W A 1966

ZYGMUNT BROGOWSKI

METODYKA OZNACZANIA MINERALNEGO I ORGANICZNEGOFOSFORU W GLEBIE

Katedra G leboznaw stw a SGGW W arszawa, K ierow nik— Jprof. dr A. M usierowicz!

WSTĘP

Spośród wielu m etod wydzielania z gleby i oznaczania różnych form związków fosforowych, podawanych przez różnych autorów [1— 18, 2 2 , 23], niektóre [1, 6 , 11, 15 i 18] zostały poddane szczegółowym badaniom. Dokładnie sprawdzono ekstrakcję fosforu organicznego i m ineralnego z gleby. Okazało się, że we wszystkich proponowanych ekstrakcjach (szczególnie ekstrakcje P 2 0 5 organicznego za pomocą 4% NH^OH za­rów no na zimno, jak i na gorąco) trudno jest z gleby wyizolować całość związków organicznych, a w tym i związków organicznych fosforowych. C h e i w e c [11] w swoich badaniach udowadnia, że 4% NH^OH na gorąco pozwala usunąć z gleby całkowicie związki organiczne fosforu. Nie potwierdziło się to w niniejszych badaniach. Jedynie m etoda D e T u r k a , stosowana swego czasu przez B o r a t y ń s k i e g o [6 ], pozwala na całkowite w yekstrahow anie fosforu organicznego z gleby.

W podanym opracowaniu rozpatryw ano kilka schematów: pierwszy oparto na m etodzie G i g 1 a [15], D y e r a i W r e n s c h a l l a [14] oraz C h e i w e c [1 1 ] drugi — na metodzie D e T u r k a [6 ] i G i g l a [15], trzeci wzorowo na powszechnie przy jęte j m etodyce oznaczania fosforu ogółem. Jednakże we wszystkich trzech kom binacjach zostały również uwzględnione niektóre elem enty innych metod różnych autorów. Głów­nym celem naszych badań było znalezienie możliwości oznaczania tej części fosforu organicznego, k tó ry w norm alnym toku ekstrakcji fosforu organicznego, stosowanej w wielu metodach, nie daje się z gleby w y­ekstrahować; jest to więc ta część fosforu, która jest prawdopodobnie związana w połączeniach organiczno-m ineralnych lub, jak to niektórzy badacze nazyw ają, w hum inach i ulm inach.

\3 — R o czn ik i g le b o z n a w c ze , t. X V I, z. 1

194 Z. B rcgow ski

KOM BINACJA IOZNACZANIE FOSFORANÓW ROZPUSZCZALNYCH W 0,5n (COOH) 2 1

i 4°/o NH4OH

E K ST R A K C JA G LEBY 0,5n (COOH)2

5 g powietrznie suchej gleby, przesianej przez sito 1 mm, zalewam y w 100 ml kolbkach E rlenm ayera 25 ml 0,5n (COOH)2, zatykam y kor­kiem i pozostawiamy na 24 godz. mieszając od czasu do czasu. Do gleb cięższych, zaw ierających powyżej 2 0 °/c części spław ialnych, dodajem y jeszcze około 1 g KCl, k tó ry jest dobrym koagulatorem i u łatw ia w znacz­nym stopniu sączenie. Dodatek KCl nie ma w pływu na rozpuszczalność fosforanów. Po tym okresie zawartość kolbek sączymy przez sączki bi­bułowe średnie bezfosforowe do kolbek m iarowych na 100 ml. Pozostałą resztę gleby w erlenm ayerce przenosim y na sączek m ałym i porcjam i wody destylow anej, przem yw ając ją jeszcze kilkakrotnie na sączku. P rze­sącz w kolbce na 1 0 0 ml uzupełniam y do kreski wodą destylowaną, mieszamy, a następnie w tym przesączu oznaczamy P 2 0 5 ogółem (A) i P 2 Or> m ineralny (B). Fosfor organiczny obliczamy z różnicy: A ~ B = C, gdzie С — PoOr, organiczny rozpuszczalny w kwasie szczawiowym.

O z n a c z a n i e Р 2 Ог, o g ó ł e m w w y c i ą g u 0,5n (COOH ) 2 (A). Pobieram y 2 ml wyciągu 0,5n (COOH ) 2 z gleby do probówek wyskalowa- nych na 25 ml, dodajem y 2 ml 4n H 2 SO/t i 2 ml 0,2n KMnO/„ mieszamy i w staw iam y do garnka bądź zlewki z wodą destylowaną.

Zawartość wody w naczyniu, do którego w staw iam y probówki z ba­danym roztworem , powinna być rów na z poziomem płynu w pro­bówkach lub wyższa. Naczynie z probówkami staw iam y na siatce azbes­towej i gotujem y nie krócej niż 1 godz. od chwili zagotowania.

W trakcie gotowania pod wpływem KMnO/, następuje utlenienie kw asu szczawiowego i substancji organicznej, tj. organicznych połączeń fosforu. W przypadku jeśli w trakcie gotowania roztwór w probówkach odbarw i się, należy dodać jeszcze 1 ml 0,2n KMnO/, i gotować nadal.

Po godzinnym gotowaniu probówki w yjm ujem y z naczynia i um ie­szczamy w statyw ie, a następnie nadm iar KMnO/, w roztworze reduku­jem y przez dodanie kilku kryształków siarczynu sodowego (Na2 SO;>), które pow inny się rozpuścić. N astępuje całkowite odbarw ienie roztworu, k tó ry uzupełniam y w probówkach wodą destylowaną do około 2 0 ml

1 K w as szczaw iow y pow inien być przygotow any na 10— 14 dni przed użyciem do ekstrakcji, gdyż w przeciw nym razie jego działanie na fosforany gleby jest o w ie le słabsze. Zjaw isko to nie zostało jeszc?e w yjaśnione.

S ch em a t k o m b in a c ji I — P ro c ed u r e I (A I- D) - Q

Oznaczanie P m ineralnego i organicznego gleby 195

Gleby - S o i l

0 ,5n (C00fl) 2

Wyciąg 0,5n (C00H) 2 Extract in 0.5n (C00H) 2 P20 ̂ n ierozpuszczalny w 0 ,5n (C00H) 2

P20^ in so lu b le in 0.5n (C00H) 2

P20ł ogółem z (С00Н)? Tota l Р20 ̂ from (С00Н)2

stąd Р20 ̂ organiczny G-(A-B)

whence organic Р20с С- (А-В)

P20 ̂ ogółem z NH40H from NH40H

D

Przesącz zawiera P20^ kwasów fulwowych i innych

związków organicznych - P oraz mineralny - С

F il tra te cont. P20 ̂ of fu lv ic acids and other organic - F

and mineral P20 ̂ - G

P20,Mineral P20^

2u^ mineralny z from

В

(C00H)2(С00Н)2 4 NH4 OB

P20 ̂ n ierozpuszczalny w 0 ,5n (C00H) 2 i 4% KH4 0H

(patrz kombin.II i I I I ) P20 ̂ inso lub le in 0 . 5n

IC00H) 2 and 4% NH40H (conf . treatm. II and I I I )

P20^ mineralny Mineral P20^

P20 ̂ mineralny z NI^OB Mineral P205 from NH4 0H

stąd - whence:1. P20^ kw.huminowych H-(I>-E)

P20^ of humic acids H-(D-E)2. P20^ kw.fulwowych F-(E-G)

i in .zw.organicznychP20^ of fu lv ic acids F-(E-G) and of other org.comp.

3. Р20^ organiczny ogółem (N)w wyciągu 4% NH40H, w którya nie wydzielono kwasów huminowych N-(D-G^)Total organie Р20^ (N) in ex tract 4% NH40H in which the humic acids were not separated N-CD-G )̂

i dodajem y odczynnik nr 1 2 w ilości 2 ml, w staw iam y z powrotem do naczynia z wodą i gotujem y 15 m in od chwili zagotowania. Należy ściśle przestrzegać czasu i równom ierności gotowania. Po 15 min gotowania zdejm ujem y z palnika naczynie z probówkami, dodajem y bardzo ostrożnie po 2 ml odczynika nr 2 i gotujem y następne 15 m in jak poprzednio.

W trakcie gotowania z odczynnikiem nr 1 i 2 pojawia się niebieskie zabarwienie, wywołane obecnością fosforu w roztworze. Natężenie niebieskiej barw y jest w prost proporcjonalne do ilości fosforu w bada­nym roztworze.

Probów ki z roztworem po gotowaniu w yjm ujem y z naczynia i um ie­szczamy w statyw ie, oziębiamy do tem pera tu ry pokojowej, uzupełniam y do kreski (25 ml) wodą destylowaną, mieszamy i porów nujem y in ten ­sywność niebieskiego zabarw ienia na dowolnym typie kolorym etru. W tej metodzie zawartość Fe i Si w badanym roztworze nie ma istotnego wpływ u na intensywność wywołanej barw y. Pow stałe zabarwienie jest trw ałe i nie zmienia się naw et do 24 godz. Dla każdej serii oznaczeń fosforu w identyczny sposób przygotow ujem y ślepe próby dla odczyn­ników.

Dane otrzym ane z kolorym etrow ania odczytujem y z krzyw ej s tan ­dartow ej, a znalezione w artości w mg mnożym y przez 2 0 0 i otrzym u­jem y zawartość Р 2 0 Г) w mg na 100 g gleby. W spółczynnik 200 uwzględnia rozcieńczenie w stosunku do standardu oraz przeliczenie na 100 g gleby. Podobnie postępujem y z próbam i zerowymi.

O z n a c z a n i e Р 2 0 Г) m i n e r a l n e g o w w y c i ą g u 0,5n (COOH ) 2 (B). Pobieram y 2 ml wyciągu 0,5n (COOH ) 2 z gleby do probó­wek na 25 ml, dodajem y 2 ml 4n H 2SO/t i 2 ml 0,2n KMnO/,, mieszamy i pozostawiamy na okres 5 min. W tym czasie następuje jedynie u tlen ie­nie kwasu szczawiowego, natom iast związki organiczne fosforowane, o ile w ystępują w wyciągu, pozostają nie naruszone. N astępnie nadm iar KMnO/, w badanym roztworze redukujem y kilku kryształkam i siarczynu sodowego (Na2S 0 3 ), w związku z czym następuje zupełne odbarwienie roztworu. Roztwór w probówkach uzupełniam y wodą destylow aną do około 2 0 ml, dodajem y odczynnik nr 1 i postępujem y dalej podobnie jak przy oznaczaniu P 2 0 5 ogółem z wyciągu 0,5n (COOH ) 2 (A). Oblicze­nia w ykonujem y również podobnie jak przy oznaczaniu P 2 0 5 ogółem z wyciągu 0,5n (COOH ) 2 (A), stosując współczynnik 200 i otrzym ujem y mg P 0 O5 m ineralnego (B), przechodzącego do wyciągu 0,5n (COOH ) 2

w 100 g gleby. Podobnie postępujem y z próbam i zerowymi.M ając dane dotyczące zawartości fosforu ogółem (A) i m ineralnego (B)

w wyciągu 0,05n (COOH ) 2 w mg na 100 g gleby, możemy obliczyć ilość

- Przygotow anie odczynników nr 1 i nr 2 i standardu podano na str. 204.

Oznaczanie P m ineralnego i organicznego gleby 197

fosforu organicznego (C), rozpuszczalnego w kwasie szczawiowym, a m ia­nowicie:

A — В = С w mg na 100 g gleby.

W poziomach glebowych głębszych, w których związki organiczne nie w ystępują, oznaczenia fosforu ogółem (A) w wyciągu 0,5n (COOH ) 2

i fosforu m ineralnego (B) są identyczne lub znajdują się w granicach błędu oznaczenia.

E K ST R A K C JA GLEBY 4% N H 4OH

Glebę po ekstrakcji kwasem szczawiowym i przemyciu wodą um iesz­czamy wraz z sączkiem z powrotem w tej samej kolbce Erlenm ayera na 100 ml, zalewam y 25 ml 4% NH^OH zatykam y korkiem i pozosta­w iam y na okres 24 godz. m ieszając od czasu do czasu.

W glebach o cięższym składzie m echanicznym dodajem y jeszcze jako koagulatora ок. 1 g KCl, k tóry ułatw ia sączenie. Po tym okresie za­wartość kolbek Erlenm ayera sączymy przez średnie sączki do kolbek na 100 ml. Pozostałą glebę wraz z sączkiem w erlenm ayerce zalewam y m a­łym i porcjam i wody destylow anej i roztwór wraz z glebą przenosim y na sąćzek. Przem yw anie pozostałej części gleby wraz z sączkiem w erlen­m ayerce i gleby na sączku powinno trw ać tak długo, aż uzbieram y w kolbce 100 ml przesączu. Ta ilość przesączu zwykle w ystarcza do odmycia rozpuszczonych ciemnych związków organicznych z gleby. W wypadku gdy te ilości wody nie są w ystarczające (przy silnie pró- chnicznych glebach), należy przem ywać większą ilością wody, a prze­sącz zbierać w zlewce, do której następnie przenosim y przesącz ze­brany uprzednio w kolbce i odparow ujem y łącznie do takiei objętości, by przesącz można było zmieścić w kolbce m iarowej na 100 ml. P rze­sącz w kolbkach uzupełniam y wodą destylowaną do kreski, m ieszamy i w otrzym anym w ten sposób wyciągu oznaczamy:

— fosfor ogółem (D),— fosfor pozostający w kwaśnym przesączu po oddzieleniu i odrzu­

ceniu kwasów hum inow ych z wyciągu 4% NH^OH, czyli tzw. P 0 O5

kwasów fulwowych i innych związków organicznych wraz z m ineralnym (■E),

— fosfor m ineralny w kw aśnym przesączu (G).Zawartość P 2 O5 związanego z tzw. kwasam i hum inow ym i (H) i tzw.

kwasam i fulw owym i oraz innym i związkami organicznym i (F ) obliczamy z różnicy, a mianowicie:

H = D - E i F = E - G .

198 Z. B rogow ski

O z n a c z e n i e P 2 0 5 o g ó ł e m w w y c i ą g u 4% NH4OH (D). Z wyciągu 4% NH.^OH z gleby pobieram y 5— 10 ml roztw oru (przy ciem­nym zabarw ieniu wyciągu pobieram y 5 ml, a przy żółtym lub bezbar­w nym — 10 ml) do probówki na 25 ml, dodajem y 2 ml 4n H9 SO4 oraz 2 ml 0,2n KMnO/„ w staw iam y do naczynia z wodą i gotujem y na siatce azbestowej nie krócej niż 1 gdz. od chwili zagotowania, w podobny sposób jak przy oznaczaniu fosforu ogółem (A) w wyciągu kwasu szcza­wiowego. W razie odbarw ienia się roztw oru w probówkach w trakcie gotowania dodajem y jeszcze 1—2 ml 0,2n K M n0 4 i gotujem y nadal.

Podczas gotowania badanego roztw oru z 0,2n K M n0 4 następuje u tlenienie zaw artych w tym roztworze związków organicznych, między innym i związków organicznych fosforowych.

Probówki z badanym roztworem po godzinnym gotowaniu umieszcza­m y w statyw ie i redukujem y nadm iar K M n0 4 w tym roztworze kilkom a kryształkam i siarczynu sodowego Na2 S0 3 . Zawartość probówek uzupeł­niam y do ok. 2 0 ml wodą destylowaną, dodajem y odczynnik n r 1 i po­stępujem y w dalszym ciągu tak jak przy oznaczaniu P 2 0 5 ogółem (A) w wyciągu 0,5n (COOH)2.

Otrzym ane w artości z kolorym etrow ania dla badanych roztworów odczytujem y z krzyw ej standartow ej i m nożym y przez 80 dla 5 ml po­branego do badań roztworu, a przez 40 dla 10 ml. W ten sposób otrzym u­jem y ilość P 2 0 5 ogółem (D) w wyciągu 4% NH^OH wyrażoną w mg na 100 g gleby. W spółczynniki 80 i 40 uw zględniają odpowiednie rozcień­czenie w stosunku do standardu oraz przeliczenie na 1 0 0 g gleby, po­dobnie jak przy oznaczaniu P 9 O5 ogółem (A) w wyciągu kwasu szcza­wiowego. Tak samo postępujem y z próbam i zerowymi.

O z n a c z a n i e P 9 O5 k w a s ó w f u l w o w y c h i i n n y c h z w i ą z k ó w o r g a n i c z n y c h o r a z m i n e r a l n y c h (E). Tę frakcję roztw oru (E ) oznaczamy tylko w próbkach gleb pochodzących z w ierzchnich próchnicznych poziomów bądź z poziomów podpróchnicz- nych, w których zawartość węgla ogółem wynosi powyżej 0 ,2 %.

Pobieram y 50 ml ciemno zabarwionego wyciągu 4% NH^OH z gleby (z próbek glebowych zaw ierających powyżej 0 ,2 % węgla ogólnego) do zlewki na 100— 150 ml, dodajem y 25 ml 4n H2SO/t i staw iam y na łaźnię wodną na okres 2 godz. W tym czasie z roztworów w ytrącają się ciemno zabarwione kw asy huminowe. Po tym czasie zawartość zlewek sączymy na gorąco przez średnie sączki bibułowe do kolbek m iarowych na 1 0 0 ml. Osad kwasów hum inowych na sączku przem yw am y kilkakrotnie m ałym i porcjam i gorącej wody destylow anej, zakwaszonej kilkoma kroplam i 4n H2SO/j. Przesącz w kolbkach m iarowych na 100 ml po uprzednim ostudzeniu uzupełniam y do kreski wodą destylowaną i dobrze mieszamy.

Oznaczanie P m ineralnego i organicznego gleby 199

Osad kwasów hum inow ych odrzucamy, ponieważ P 2 0 5 tzw. kwasów hum inow ych (H) obliczamy z różnicy H = D ~ E .

W kw aśnym przesączu, zebranym w kolbkach m iarowych na 100 ml, po usunięciu kwasów hum inow ych znajduje się tylko fosfor organiczny, związany z tzw. kwasam i fulw owym i i innym i związkami organicznymi, oraz fosfor m ineralny rozpuszczalny w 4% NH/,OH. W przesączu tym oznaczamy fosfor ogółem (E) oraz fosfor m ineralny (G), natom iast fosfor związany z kwasami fulwowym i i innym i związkami organicznym i (F) obliczamy z różnicy F = E ~ G .

W celu oznaczenia fosforu ogółem (E) w kw aśnym przesączu pobie­ram y z kolbki 10 ml roztw oru do probówek na 25 ml, dodajem y 2 ml 4n H2 SO/, i 2 ml 0,2n KMnO/„ mieszamy, w staw iam y do naczynia z wodą1 gotujem y nie krócej niż 1 godz. od m om entu zagotowania. Dalszy tok analizy jest podobny jak przy oznaczaniu fosforu ogółem (A) w wyciągu 0,5n (COOH)2. W celu obliczenia w tym wyciągu fosforu m nożym y otrzym ane odczyty z krzyw ej standartow ej w mg przez 80 i o trzym uje­m y P 2 0 5 organiczny, związany z kwasami fulwowym i i innym i związka­mi organicznymi, oraz m ineralny (E) w 100 g gleby. Podobnie postępu­jem y z próbam i zerowymi.

O z n a c z a n i e P 2 0 5 m i n e r a l n e g o (G). Fosfor m ineralny (G) oznaczamy w kwaśnym przesączu (E) po oddzieleniu kwasów hum ino­wych w wyciągu 4% NH/.OH. Fosfor m ineralny (Gj) oznaczamy bezpo­średnio w wyciągach 4% NH/,OH z próbek glebowych, w których zaw ar­tość С ogółem nie przekracza 0 ,2 %. Ma to miejsce zazwyczaj w próbkach pochodzących z głębszych poziomów glebowych.

O z n a c z a n i e P 0 O5 m i n e r a l n e g o (G) w k w a ś n y m p r z e ­s ą c z u p o o d d z i e l e n i u k w a s ó w h u m i n o w y c h . Pobieram y 1 0 ml kwaśnego przesączu (który otrzym aliśm y po usunięciu tzw. kwasów hum inow ych i w których oznaczyliśmy już Р 2 0 Г) ogółem (E)) do probó­wek na 25 ml, uzupełniam y wodą destylow aną do ok. 20 ml, dodajem y2 ml odczynnika nr 1 i gotujem y w naczyniu z wodą przez 15 min od chwili zagotowania. Po tym okresie czasu zdejm ujem y naczynie z za­w artym i w nim probówkami, dodajem y bardzo ostrożnie 2 ml odczynnika n r 2 i gotujem y następne 15 min. Zawartość probówek studzim y, uzu­pełniam y wodą destylow aną do 25 ml, m ieszam y i porów nujem y in ten ­sywność niebieskiego zabarw ienia przy czerwonym filtrze na dowolnym typie kolorym etru. Równolegle porów nujem y w kolorym etrze in ten ­sywność ew entualnej barw y samego roztw oru badanego, w celu w pro­wadzenia do obliczeń fosforu odpowiedniej poprawki.

O trzym ane odczyty z kolorym etru porów nujem y z krzyw ą stan ­dartow ą i znalezione w artości w mg mnożymy przez 80 zarówno dla

200 Z. B rogow ski

odczytów na fosfor, jak i na intensywność barw y samego roztworu. Od otrzym anych w yników w mg fosforu na 1 0 0 g gleby odejm ujem y w ynik na popraw kę zabarw ienia samego roztw oru i otrzym ujem y właściwy w ynik w mg P 2 O5 m ineralnego (G) w 100 g gleby.

W badanym kw aśnym przesączu zawartość P 2 O5 związanego z tzw. kwasam i fulwowym i i innym i bliżej nieznanym i połączeniami organicz­nym i (F), obliczamy z następującego wzoru: F = E ~ G , gdzie E równa się sumie P 2 O5 organicznego (F) i m ineralnego (G) w kwaśnym prze­sączu, po oddzieleniu i odrzuceniu tzw. kwasów hum inow ych (H ) (patrz schemat).

O z n a c z a n i e P 2 O5 m i n e r a l n e g o (Gi) b e z p o ś r e d n i o w w y c i ą g u 4°/o NH^OH. Z wyciągu 4% NH 4 OH z gleby, w którym zawartość С ogółem nie przekracza 0,2°/o, w związku z czym nie zacho­dzi konieczność usuw ania kwasów hum inowych, pobieram y 1 0 ml roz­tw oru do probówek na 25 ml, dodajem y 2 m l 4n H 2 S 0 4, uzupełniam y do ok. 2 0 ml wodą destylowaną, mieszamy i zadajem y odczynnikiem n r 1

w ilości 2 ml; dalej postępujem y podobnie jak przy oznaczaniu P 2 O5

m ineralnego (G).Odczyty z kolorym etrow ania porów nujem y z krzyw ą standartow ą

i otrzym ane w artości w mg m nożym y przez 40 zarówno dla odczytów na fosfor, jak i dla odczytów na intensywność barw y samego roztworu. Dalsze obliczenie w ykonujem y podobnie jak przy oznaczaniu fosforu m i­neralnego (G) w kw aśnym przesączu.

Zawartość P 2 O5 organicznego ogółem (N ) w wyciągu am oniaku obli­czamy: N = D —Gj (patrz schemat).

KOM BINACJA II OZNACZANIE P 2Os ORGANICZNEGO NIEROZPUSZCZALNEGO

W 0,5n (COOH)2 i 4°/o NH4OH (W)

Oznaczanie fosforu organicznego nierozpuszczalnego (W) można pro­wadzić dalej w tej samej próbce glebowej, w której w yekstrahow ano już poprzednio fosforany m ineralne i organiczne, rozpuszczalne w kwasie szczawiowym i am oniaku (Q), (schemat kom binacji I) lub też w oddziel­nej próbce. W niniejszych badaniach przyjęto tę drugą ewentualność.

Z a s a d a m e t o d y . M ając oznaczone frakcje fosforu m ineralnego i organicznego, rozpuszczalne w 0,5n (COOH ) 2 i 4% NH4OH według schem atu w kom binacji I, odważamy oddzielną równoległą, dobrze po­braną średnią próbkę gleby, zadajem y wodą utlenioną i spalam y cał­kowicie związki organiczne (próchnicę) na łaźni wodnej. N astępnie ekstrahujem y z gleby fosforany 0,5n (COOH ) 2 w podobny sposób jak w kom binacji I. W trakcie ekstrakcji do wyciągu kwasu szczawiowego

Oznaczanie P m ineralnego i organicznego gleby 201

S ch em a t k o m b in a c ji II — P ro c ed u re II

stąd - whence.

organiczny nierozpuszczalny w 0,5n (C00H)2 1 ИЕдОН W - (S-Q) £ - tAł-D) (patrz kombin. I)Organie insoluble in O.^n (C00H)2 and 4% NH40H W - IS-Q) Q - (A+D) (conf. treatm . I)

przechodzą wszystkie związki rozpuszczalne w 0,5n (COOH ) 2 i 4°/o NH 4 OH jak podano w kom binacji I (suma A + D = Q, oraz jeszcze pewna ilość P 20 5 uwolnionego podczas spalania związków organicz­nych wodą utlenioną, k tó ra nie przeszła do wyciągów kw asu szcza­wiowego i am oniaku w kom binacji I.

Stąd też, jeżeli w glebie istn ieją połączenia organiczne nierozpuszczal­ne w kwasie szczawiowym i amoniaku, to suma fosforu oznaczonego według kom binacji II, tj. po spaleniu całkowitej ilości próchnicy, będzie większa niż suma fosforu m ineralnego i organicznego oznaczana w kom ­binacji I.

W związku z tym sum a fosforu (S) oznaczona w kom binacji II, m i­nus suma fosforu (Q), oznaczona w kom binacji I, da ilość fosforu (W)

202 Z. B rogow ski

organicznego, nierozpuszczalnego w 0,5n (COOH ) 2 i w 4% NH4OH w glebie. W głębszych poziomach glebowych, zaw ierających znikome ilości związków organicznych, zawartość fosforu otrzym anego z oznaczeń w obu kom binacjach jest zbliżona (praktycznie biorąc, jeżeli w yniki otrzym ane w obu kom binacjach w ahają się od + 2 do —2 mg P 2 0 5

na 1 0 0 g gleby, należy je uznać za leżące w granicach błędu oznaczenia i przyjąć wynik średni z obu kombinacji).

P r z e b i e g o z n a c z a n i a (S). 5 g pow ietrznie suchej i p rze­sianej przez sito 1 mm gleby zalewam y w 1 0 0 ml erlenm ayerce 1 0 ml wody utlenionej i zawartość kolbki staw iam y na łaźni wodnej. Spalenie substancji organicznej wodą utlenioną na łaźni wodnej trw a zwykle 1—4 dni. P róbki glebowe z głębszych poziomów w ystarczy spalać 1 dzień zużywając tylko 10 ml wody utlenionej. Próbki próchniczne, pochodzące z w ierzchnich poziomów gleby, w ym agają około 4 dni do całkowitego spalenia próchnicy i w sumie ok. 30—40 ml wody utlenionej. Koniec utleniania próchnicy poznajem y po jasnym kolorze gleby. Glebę trzy ­m am y na łaźni wodnej aż do zupełnego odparowania i osiągnięcia przez nią stanu suchego.

Należy również prowadzić równoległe ślepe próby dla odczynników, ponieważ woda utleniona może zawierać fosforany.

Po spaleniu próchnicy wodą utlenioną i wysuszeniu, glebę w erlen­m ayerce zalewam y 25 m l 0,5n (COOH)2, dodajem y około 1 g KCl, k tóry koagulując glebę ułatw ia sączenie, zatykam y korkiem i pozostawiamy na okres 24 godz. m ieszając od czasu do czasu. Po tym okresie zawartość erlenm ayerki sączymy do kolbek m iarowych na 1 0 0 ml, przenosząc n a ­stępnie resztę gleby z erlenm ayerki na sączek m ałym i porcjam i wody destylow anej. Glebę na sączku przem yw am y kilkakrotnie m ałym i por­cjam i wody destylow anej. Do sączenia używam y bezfosforowych sącz­ków gęstych o 0 9— 11 cm. Przesącz w kolbkach uzupełniam y do 100 ml wodą destylowaną, dokładnie mieszamy i w przesączu oznaczamy za­w artość fosforu w identyczny sposób, jak przy oznaczaniu P 0 O5 m ine­ralnego (В ) z wyciągu 0,5n (COOH ) 2 w kom binacji I.

Obliczenia w ykonujem y również w podobny sposób jak przy ozna­czaniu fosforu m ineralnego (B) w wyciągu kwasu szczawiowego stosując współczynnik przeliczeniowy 200 dla 2 ml roztw oru lub 400 dla 1 ml wyciągu i otrzym ujem y zawartość P 2 0 5 (S) w mg na 100 g gleby.

Zawartość Р 2 0 Г) organicznego nierozpuszczalnego (W) w kwasie szcza­wiowym i am oniaku w kom binacji I obliczamy ze wzoru: H = S — Q. Jest to różnica między sumą fosforu otrzym anego w kom binacji II (S) i sumą fosforu otrzym anego w kom binacji I (Q).

Oznaczanie P m ineralnego i organicznego gleby 203

KOM BINACJA III OZNACZANIE P 20 5 OGÓŁEM (Z) W GLEBIE

Po oznaczeniu fosforu (S) w kom binacji II i obliczeniu z różnicy (S — Q) fosforu (W) organicznego nierozpuszczalnego w 0,5n (COOH ) 2

i 4°/o NH/.OH, w większości gleb pozostaje jeszcze pewna ilość fosforu m ineralnego nierozpuszczalnego w wym ienionych rozpuszczalnikach.

Tę frakcję fosforu możemy oznaczyć w glebie pozostałej na sączku po ekstrakcji kwasem szczawiowym i oznaczeniu fosforu (S ) w kom bi­nacji II spalając ją stężonym i kw a­sami (H2 SO/i + HNO3 ) lub też mo­żemy odważyć oddzielną próbkę gleby i w niej oznaczyć P 2 0 5 ogó­łem (Z), a z różnicy Z ~ S obliczyć fos­for m ineralny nierozpuszczalny (T).

W niniejszych badaniach przy­jęto drugą zasadę.

P r z e b i e g o z n a c z e n i a . 5 g powietrznie suchej i przesianej przez sito 1 mm gleby zalewam y 2 0 ml

stężonego HNO3 o c. wł. ok. 1,4, w kolbach K jeldahla i spalam y pod wyciągiem. Po rozłożeniu większej części dodanego H N 0 3 dolewamy bardzo ostrożnie 2 0 ml stężonego H2 SO/, i spalam y do zupełnego od­barw ienia roztw oru w kolbie K jel­dahla i odpędzenia reszty HNO3 .Spalanie trw a zwykle kilka godzin.

W yciąg w kolbach K jeldahla po ostudzeniu rozcieńczamy ok. 2 0 m l wody destylowanej i dodajem y bar­dzo ostrożnie ok. 15—20 m l stężo­nego am oniaku mieszając przy tym w celu częściowego zneutralizow ania wyciągu. N astępnie zawartość kolb K jeldahla przenosim y na średnie sączki bezfosforowe, a przesącz zbie­ram y w kolbach m iarowych na 200 ml. Pozostałą glebę z kolb K jeldahla przenosim y za pomocą wody destylow anej na szączki i przem yw am y ją na sączku tak długo, aż otrzym am y 2 0 0 ml przesączu. Zawartość kolb dokładnie m ieszam y i pobieram y 2 ml wyciągu do probówek m iaro­wych na 25 ml. Zawartość probówek neutralizujem y l°/o NH/tOH do

Schemat kombinacji I I I - Procedure I I I

s tą d - whence:mineralny n ierozpuszcza lny

1» 0 ,5n (C00H)2 i 4% NH40H t - (Z -s) s - iQi-w;(patrz kombin. II)Mineral P20 ̂ in s o lu b le in 0-5п (C00H)2 and 4% NH4 0ri T - (2 -3 ) S - (Q+ïï) (co n f . treatm. II)

204 Z. B rogow ski

chwili zm ętnienia roztworu, a następnie usuwam y zm ętnienie kilku kroplam i In H2 SO4 i uzupełniam y wodą destylowaną do objętości 2 0 ml, mieszamy i oznaczamy zawartość fosforu ogółem (Z). Do probówek dodajem y 2 ml odczynnika nr 1 i gotujem y 15 min od chwili zagoto­wania, a następnie dodajem y 2 ml odczynnika nr 2 i gotujem y na­stępne 15 min. Po zagotowaniu zawartość probówek studzim y do tem pera tu ry pokojowej, uzupełniam y do 25 ml wodą destylowaną, mieszam y i porów nujem y intensywność zabarwienia w kolory m etrze. Dane z kolorym etrow ania odczytujem y na krzyw ej standartow ej i o trzy­m ane w artości w mg mnożym y przez 400. W ynik otrzym ujem y w mg P 2 O5 na 100 g gleby (Z). Podobnie postępujem y z próbam i zerowymi.

M ając oznaczony P 2 Or, ogółem (Z) w glebie możemy obliczyć za­wartość P 2 O5 m ineralnego nierozpuszczalnego (T) w kom binacji I i II, tj. w 0,5n (COOH ) 2 i 4% NH 4 OH według wzoru: T = Z —S, gdzie fos­for (S) oznaczony w kom binacji drugiej (patrz schemat).

PRZYGOTOWANIE ODCZYNNIKÓW NR 1 I NR 2 DO OZNACZANIA FOSFORU ORAZ STAN DA RD U FOSFORU

P r z y g o t o w a n i e o d c z y n n i k ó w . Podane poniżej przepisy na przygotowanie odczynników nr 1 i n r 2 zostały zaczerpnięte z ,»Kolo­rym etrycznej analizy” Noela L. A llporta, wydanej przez Państw ow y Zakład W ydawnictw Lekarskich w 1956 r.

O d c z y n n i k n r 1 :a) m olibdenian amonowy — 1 0 g,

woda destylow ana do objętości 1 0 0 ml.Gdy roztw ór jest gotowy, dodawać go powoli do oziębionej m iesza­

n iny o składzie:b) kwas siarkowy (c. wł. 1,84) — 150 ml,

woda destylowana — 1 0 0 ml.O d c z y n n i k nr 2 :a) m etadw usiarczyn (pirosiarczyn)

sodowy — Na2 S2 0 5 — 40 g 4

b) siarczyn sodowy Na2SO:> • 7H20 — 1 g 5

c) siarczan p-m etyloam inofenolu (metol) — 0 , 2 g, woda destylow ana do objętości 2 0 0 ml.

P r z y g o t o w a n i e s t a n d a r d u f o s f o r u . Odważyć 1,917 wysuszonego nad kwasem siarkowym lub w suszarce KH 9 PO 4 i rozpuścić w 1 litrze wody destylowanej, zakwaszonej kwasem siarkowym . N a­

4 Z braku m etadw usiarczynu (pirosiarczynu) sodow ego Na2S20 5 można zasto­sow ać 43,7 g NaHSOa.

5 Z braku N a2SOo . 7H20 można użyć N a2SO:ł w ilości 0,5 g (uwagi w łasne).

Oznaczanie P m ineralnego i organicznego gleby

stępnie pobrać 1 0 0 ml tego rozw toru i rozcieńczyć w 1 litrze wody destylow anej, również zakwaszonej kwasem siarkowym . 1 m l tego roztw oru zawiera 0,1 mg РоОГ). W celu przygotowania krzyw ej s tan ­dartow ej potrzebne jest rozcieńczenie do 0,01 mg P 2 0 5 w 1 ml. Stąd z roztw oru zawierającego 0 , 1 mg P 2 O5 w 1 ml należy pobrać 1 0 0 ml i rozcieńczyć do 1 litra wodą destylow aną zakwaszoną kwasem siar­kowym.

Z roztw oru zawierającego 0,01 mg P 2 O5 w 1 ml pobrać do kolbek o pojemności 100 ml następujące ilości roztw oru w ml: 1, 2, 4, 6 , 8 , 10,15, 20, 25, 30 m l itd., co odpowiada 0,01, 0,02 .... 0,1 .... 0,3 mg P 2 O5

w 100 ml. Kolbki uzupełniam y wodą destylow aną do 100 ml, dokładnie m ieszam y i do oznaczania pobieram y po 20 ml do probówek na 25 ml, podobnie jak przy wszystkich oznaczeniach fosforu, dodajem y odczynnik nr 1 i postępujem y dalej podobnie jak przy podanych wyżej oznaczeniach fosforu. Po ostudzeniu uzupełniam y wodą destylow aną do 25 ml, m ie­szamy i porów nujem y intensywność zabarw ienia w kolorym etrze. Od­czyty z kolorym etrow ania dla każdej wartości standardu odkładam y na papierze m ilim etrow ym i w ykreślam y krzyw ą standartow ą dla P 2 0 5.

UWAGI KOŃCOWE

Opracowane m etody zostały sprawdzone na glebach wytworzonych z piasków, z glin, z utworów pyłowych wodnego pochodzenia oraz z lessów.

Sprawdzono również w pływ stosunku gleby do roztw oru na wyniki oznaczeń fosforu. Okazało się, że stosunek gleby do rozpuszczalników, tj. 0,5л (COOH ) 2 i 4% NH 4 OH jak 1 : 5 i 1 : 10 nie m a istotnego wpływu na rozpuszczalność fosforanów w glebie. W ypróbowano również szereg soli jako koagulatorów szczególnie w glebach ciężkich i stwierdzono, że najlepszym koagulatorem w środowisku kw aśnym (0,5n (COOH ) 2 ma pH ok. 1,5) i alkalicznym (4°/o NH.^OH ma pH ok. 11) jest KC1 oraz MgSO/,

Ponadto stwierdzono, że KCl nie ma żadnego w pływ u na ilość w y­ekstrahowanego P 2 0 5 zarówno w środowisku kwaśnym , jak i alkalicznym. Natom iast MgSO/t bardzo dobrze koaguluje w obu wym ienionych środo­wiskach, lecz w środowisku alkalicznym może następować w tórne w y­trącenie rozpuszczających się fosforanów m ineralnych.

W glebach m ających powyżej 3% C aC 0 3 kom binacja I zawodzi, natom iast II i III może być stosowana na wszystkich glebach bez w y­jątku. Chcąc stosować kom binację I na glebach węglanowych należy próbkę 5 g w erlenm ayerce, w której będziemy prowadzić następnie ekstrakcję 0,5n (COOH)2, potraktow ać ściśle obliczoną ilością In HC1 (w związku z tym należy uprzednio w badanej glebie oznaczyć ilość

206 Z. Brogow ski

C aC 03), wstawić na łaźnię wodną odparowywać aż do zupełnego rozło­żenia СаСОз i odparow ania HC1 do sucha. Dalszy tok postępow ania ściśle według kom binacji I.

W przypadku czarnoziemów i niektórych czarnych ziem w wyciągu 4% NH 4 OH w kom binacji I oznaczenie sum y fosforu organicznego i m ineralnego napotyka na pewne trudności.

W yekstrahow ane kwasy hum inow e z tych gleb m ają bardzo złożoną budowę, w związku z tym są bardzo odporne na utlenianie. Dlatego stę­żenie KMnO/j, zastosowane w tej kom binacji do u tlenienia związków or­ganicznych rozpuszczalnych w 4°/o NH^OH, jest niew ystarczające. W ZjWią^ku z tym należałoby zastosować stężenie ln KMnO/, i ewen­tualnie czas u tleniania na gorąco przedłużyć z 1 do 2 godz. Spraw a ta jednak nie została jeszcze zbadana.

LITERATURA

[1] A n d e r s o n G.: A partial fractionation of alkali soluble soil organic phospha­te. J. Soil Sei., 1 2 , 1961, s. 276-285.

[2] A d a m s A. P., B a r t o l o m e y W. V., C l a r k F. E.: M easurem ent of nucleic acid com ponents in soil. Soil Sei. Soc. Amer. Proc., 1954, s. 40.

[3] A l p o r t L. N.: A naliza kolorym etryczna. W arszawa 1956 (tłum aczeniez ang.).

[4] A n d e r s o n G.: Paper chrom atography of inosito l phosphate. N ature, 175, 1955, s. 863-864.

[5] A n d e r s o n G.: Identification and estim ation of soil inosito l phosphates. J. Sei. Food Agric., 7, 1956, s. 437-444.

[6 ] B o r a t y ń s k i K.: Zawartość fosforu organicznego w niektórych glebach polskich. Roczn. N auk Roln. i Leśn., t. 48, 1939, s. 77-90.

[7] B o t t o m l e y W. B.: The isolation from peat of certain nucleic acid deriva­tives. Proc. Roy. Soc. (b)., London 1919, s. 39-44.

[8 ] B o w e r C. A.: Seperation and identification of phytin and its derivation from soil. Soil Sei., 59, 1945, s. 277-2S5.

[9] B r a y R. H., K u r t z L. T.: D eterm ination of total, organic and available form s of phosphorus in soil. Soil Sei., 59, 1945, s. 39-46.

[10] С a 1 d w e 11 A. G., В 1 а с к C. A.: Inositol hexaphosphate. Q uantitative d eter­m ination in extracts of soil and m anures. Soil Sei. Soc. Amer. Proc., 2 2 , 1958, s. 290-293.

[11] C h e i w e c D. M.: M ietodika opriedielen ija i sodzierżanija m inieralnych i organiczeskich sojed in ienji fosfora w niekotorych poczwach Sow ietskow o Sojuza. Poczw ow iedien. 2 , 1948, s. 100-112.

[12] C h a n g S. G., J a c k s o n M.: Fractionation of so il phosphorus. Soil Sei., 84, 1957, s. 133-144.

[13] D y e r W. J., W r e n s c h a l l C. L., S m i t h G. R.: The isolation od phytin from soil. Science., 91, 1940, s. 319-320.

[14] D y e r W. J., W r e n s с h a l l C. L.: Organic phosphorus in soils. I. The extraction and seperation of organic phosphorus com pounds from soil. Soil Sei., 51, 1941, s. 323-329.

[15] G i g i e ł J. A.: Przyczynek do analizy chem icznej gleb. D ziałanie kw asu szczaw iow ego na fosforany gleb. Roczn. Nauk Roln. i Leśn., t. 11, 1924, s. 481-492.

[16] M e h t a N. C.: D eterm ination of organie phosphorus in soils. Soil Sei. Soc. Amer. Proc., 18, 1954, s. 443-449.

[17] M u s i e r o w i c z A., B r o g o w s k i Z.: Studia nad zaw artością m ineralnychi organicznych zw iązków fosforow ych w glebach b ielicow ych w oj. w arszaw ­

skiego, w ytw orzonych z piasków i glin zw ałow ych. Roczn. Nauk Roln., t. A-3-78, 1958, s. 347-378.

[18] S c h o l l e n b e r g e r С. J.: Organie phosphorus in soils. Work and m ethods for extraction and determ ination. Soil Sei., 6 , 1918, s. 365-395.

[19] S m i t h D. C., C l a r k F. E.: Chrom atographic separation of inosito l phospho­rus compounds. Soil Sei. Soc. Amer. Prcc., 16, 1952, s. 170-172.

[20] S o k o ł o w D. E.: O naliezji n iekotorych organiczeskich sojedinienij fosfora w poczwach. Poczw ow iedien., 8 , 1948, s. 502-514.

[21] T h o m a s R. L., L y n c h D. L.: Q uantitative fractionation of organic phosphorus com pounds in som e A lberta Soils. Can. J. of Soil Sei., 2, 1960, s. 113-120.

[22] W o n d r a u s c h J.: Studia nad fosforem terenów górzystych. Praca doktorska, Kat. G leboznaw stw a WSR Lublin, 1960.

[23] Y o s h i d a R. K.: Studies on organie phosphorus com pounds in soil. Izolation of inositol. Soil Sei., 50, 1940, s. 81-89.

Oznaczanie P m ineralnego i organicznego gleby 207

3. БРОГОВСКИ

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО И ОРГАНИЧЕСКОГО ФОСФОРАВ ПОЧВЕ

Кафедра Почвоведения Варшавской Сельскохозяйственксн Академии

Р езю м е

Разработанные методы были проверены на почвах: песчаных, развившихся из глин, из пылевидных образований водного происхождения и из лёссовидных отложений.

Проверяли также влияние соотношения почвы к раствору на результаты определения фосфора. Оказалось, что соотношение почвы к растворителям, т. е. 0,5н (СООН)г и 4 % NH 4 OH как 1:5и1 :Ю̂ не имеет существенного влияния на растворимость фосфатов в почве. Ис- пытывано также ряд солей в качестве коагуляторов, преимущественно для более тяжелых почв и установили, что наилучшим коагулятором в кислой среде (pH 0,5н (СООН)2 — около 1,5) и щелочной среде (pH 4% N H 4OH — около 11) является КС1 и MgS0 4 .

Кроме того установили, что КС1 не влияет на количество извлекаемого Р2О5 так в кислой, как и в щелочной среде. Однако MgS0 4 хорошо коагулирует в обеих средах, но в щелочной среде может происходить вторичное осаждение растворяющихся минеральных фосфатов.

В почвах содержащих выше 3% СаСОз вариант Г не надёжен, но вариант II и III может быть применен на всех почвах без изключения. Применяя вариант 1 на карбонатных почвах следует 5 г почвы в стакане, где будет проведена экстракция фосфора из 0,5 н (СООН)г, об­работать точно вычисленным количеством 1н НС1 (в связи с этим предыдущие необходимо определить в исследуемой почве количество СаСОз), поместить на водяную банью и ис-

208

паривать до полного разложения СаСОз и испарения примерно до суха. Дальнейший ход анализа — точно по варианту I.

В черноземах и некоторых темноцветных почвах определение суммы органического и ми­нерального фосфора в вытяжке 4% NH 4OH по варианту I составляет некоторое затруднение. Экстрагируемые из этих почв гуминовые кислоты имеют сложное строение, в связи с чем они очень устойчивы на окисление. Поэтому концентрация КМПО4, примененная в этом варианте для окисления растворимых в 4% NH 4OH органических веществ недостаточна. В связи с этим следовало бы применить концентрацию 1 н КМПО4 и продлить время горя­чего окисления с 1 часа до 2 часов. Это положение еще не выяснено.

Z. BR O G O W SK I

METHODS OF DETERMINING M INERAL AND ORGANIC PHOSPHORUSIN SOILS

D e p a r tm en t o f S o il S c ie n c e , W arsaw A g r icu ltu ra l U n iv e r s ity

S u m m a r y

The procedures worked out by us w ere tested on soils developed from sands, loam s, silt loam s of w ater origin and loess.

The in fluence of d ifferent ratio of so il to solution w as exam ined too. U sing as solvents 0.5 n (COOH)2 and 4% NH 4OH, no sign ificant d ifference w as observed b etw een the effect of a 1 :5 and a 1 : 10 soil : solution ratio on soil phosphates solubility . Several salts w ere used as coagulators, notably in heavier soils for the better filtration of soil suspension. It w as observed that best coagulators in an acid m edium (0.5 n (COOH)2 w ith pH abt. 1.5) and in an alkaline m edium (4®/o NH/.OH, pH abt. 11) are KC1 and MgSO,..

It w as also found that KC1 does not exert any in fluence on the am ount of extracted P 2O5, neither in the acid nor in the alkaline m edium . On the other hand MgSO/, coagulates very w ell in both those m edia, but in an alkaline m edium m ay occur secondary precipitation of the d issolving m ineral phosphates.

The treatm ent I can fa il in soils w ith C aC 03 content above 3°/o, w h ile the procedures II and III can be applied to all soils w ithout exception . If w e have to use treatm ent I incarbonates soils, w ith a 5 g sam ple is placed in the E rlenm ayer flask in w hich the extraction w ith 0.5 n (COOH)2 is subsequently to be perform ed, w here it is treated w ith an accurately defined quantity of 1 n HC1 (based on the previously determ ined C aC 03 contents), put on the steam bath and vaporized to com plete decom position of СаСОз and dryness of soil. The further procedure is as in treatm ent I.

Certain d ifficu lties are encountered in determ ination of total organic and m ineral phosphorus in chernozem s and in som e black earths, w hen using a 4°/o NH/jOH extractant in treatm ent I. The extracted hum ic acids have very com plex structure and for this reason are resistent for oxidation, so that the КМПО4 con­centration used in th is treatm ent for oxidation of 4% NH4O H -soluble organic com pounds is insufficient. Presum ably it w ould be necessary to apply one norm al K M n 0 4 concentration and to extend the tim e of boiling from 1 hour to 2 hours. This question how ever has not been adequately studied as yet.